Résumé PFE

Université du Québec à Chicoutimi
Mémoire présenté dans le cadre du cours de
Projet de fin d’études
6GLG604
Par
Guillaume Lefebvre
Géochimie des apatites de la Zone Paul,
dépôts du Lac à Paul, Québec, Canada
Corrélation avec l’imagerie spectrale
14 Décembre 2011
Projet de Fin d’Étude – Guillaume Lefebvre
Université du Québec à Chicoutimi - Session Automne 2011
RÉSUMÉ
Le but de ce travail de recherche était de vérifier la présence de différents
types d’apatite dans les faciès nelsonitiques montrant les plus fortes concentrations
en phosphore sur roche totale (P2O5 ≥ 12,75 % poids) du gisement de P-Ti du Lac à
Paul de la compagnie Les Ressources d’Arianne Inc (LRA) comme le suggèrent les
images spectrales réalisées par le Core Mapper de la compagnie Photonic
Knowledge. Pour tester cette hypothèse, dix (10) lames minces polies ont été
réalisées à partir de dix (10) échantillons provenant du forage PAU-08-07 de la
compagnie LRA. Ces échantillons ont été sélectionnés de la façon suivante : huit (8)
échantillons proviennent des faciès les plus enrichis en P2O5 (des concentrations
atteignant 16,5 % poids de la roche totale), et deux (2) échantillons provenant des
faciès montrant des concentrations typiques en P2O5 (6 à 9 % poids de la roche
totale).
Pour réaliser cette étude, les lames ont fait l’objet d’une étude pétrographique
et géochimique approfondie. Ces lames ont également été soumises à une
cartographie des éléments majeurs à la microfluorescence-X (XRF). Par la suite, les
300 apatites (à raison de 30 par lames) sélectionnées au cours de l’étude
pétrographique ont été analysé par ablation au laser couplée à la spectrométrie de
masse à émission de plasma (LA-ICP-MS). Les données sur la géochimie des
éléments traces (P, Cl, Sr, Ba, REE, Th et U) ont servi à comparer la composition des
apatites à l’aide de graphiques binaires par un logiciel (JMP) permettant de visualiser
graphiquement et simultanément toutes les combinaisons possibles d’éléments
chimiques. Cela a permis de produire une matrice de graphiques binaires dans
lesquels toutes nos analyses sont projetées. Ces graphiques montrent clairement
qu’il n’y a qu’un seul type d’apatite dans les roches à fortes concentrations de P 2O5
ainsi que dans les roches montrant des concentrations en P2O5 plus typiques.
Par contre, ces travaux ont permis de montrer la présence d’apatites de
compositions légèrement différentes pour certaines roches montrant des
particularités. En effet, la partie silicatée d’un des échantillons est dominée par de
l’amphibole et plusieurs apatites montrent un appauvrissement relatif en Terres
Rares Lourdes par rapport au Terres Rares Légères. L’autre échantillon montrant des
apatites légèrement différentes contient une veinule de sulfure et plusieurs apatites
montrent des ratios Th/U plus élevés que l’ensemble des données. En conclusion,
cette étude a permis de mettre en évidence différents types d’apatite
« géochimique » mais ils pourraient être associés à des phénomènes plus locaux au
sein du gisement (amphibolitisation, veinule de sulfure) plutôt qu’aux concentrations
élevées de P2O5 dans la roche totale.
I
Projet de Fin d’Étude – Guillaume Lefebvre
Université du Québec à Chicoutimi - Session Automne 2011
REMERCIEMENTS
Je tiens à remercier profondément Nadège Tollari de Les Ressources d’Arianne
Inc. pour sa confiance et son engagement dans ce projet qu’elle m’a elle-même
confié. Elle a su se montrer très généreuse envers moi.
Un second merci tout particulier à Philippe Pagé. Son sens critique et sa
détermination dans ce projet m’a beaucoup fait avancer. Son travail de moine à la
correction de mon texte est tout à son honneur.
Un très gros merci aux dirigeants de Les Ressources d’Arianne Inc. soit,
Bernard Lapointe et Daniel Boulianne qui m’ont fait confiance depuis trois années et
qui continuent à m’appuyer en me confiant ce projet qu’ils ont financé d’un bout à
l’autre. Merci de m’avoir donné accès au matériel, de m’avoir apporté du support
technique et logistique.
Un merci spécial avec les collaborateurs de Photonic Knowledge Christian
Sasseville et Éric Roberge avec qui le partenariat fût enrichissant.
Merci à Sarah Dare, qui m’a montré à reconnaître les sulfures et les oxydes.
Merci à Dany qui m’a patiemment montré comment fonctionne le LA-ICP-MS
et qui m’a jasé des résultats obtenus.
Merci à Paul Bédard pour la cartographie des éléments majeurs.
Merci à Sarah-Jane Barnes qui a gardé un œil sur mon projet et d’en être la
lectrice.
II
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TABLE DES MATIÈRES
RÉSUMÉ ..................................................................................................................................... I
REMERCIEMENTS ................................................................................................................. II
TABLE DES MATIÈRES ....................................................................................................... III
LISTE DES FIGURES ............................................................................................................. IV
LISTE DES TABLEAUX ........................................................................................................ VI
LISTE DES ANNEXES SUR SUPPORT ÉLECTRONIQUE (CD-Rom) .............................VII
CHAPITRE 1 : INTRODUCTION ............................................................................................ 1
CHAPITRE 2 : PROJET DU LAC À PAUL – ZONE PAUL ................................................... 4
2.1 – Localisation ................................................................................................................... 4
2.2 – Géologie ........................................................................................................................ 5
2.2.1 – Géologie régionale ................................................................................................. 5
2.2.2 – Géologie de la propriété ......................................................................................... 5
2.2.3 – Nelsonite................................................................................................................. 8
CHAPITRE 3 : PROJET DE RECHERCHE ............................................................................. 9
3.1 – Méthodologie ................................................................................................................ 9
3.1.1 – Description Microscopique .................................................................................... 9
3.1.2 – Analyses des éléments majeurs (XRF)................................................................. 12
3.1.3 – Analyses des éléments traces ............................................................................... 13
3.2 – Résultats ...................................................................................................................... 20
3.2.1 - Description microscopique et classification des roches ........................................ 20
3.2.2 – Discussion de la cartographie des éléments majeurs de l’échantillon 9275-80 à la
microfluorescence-X ........................................................................................................ 26
3.2.3 – Discussion des résultats d’analyses des apatites par ablation au laser et ICP-MS29
CHAPITRE 4 : CONCLUSIONS ............................................................................................ 34
4.1 - Description microscopique .......................................................................................... 34
4.1.1 - Les tableaux .......................................................................................................... 34
4.1.2 - Les proportions modales et les classifications ...................................................... 35
4.2 - La sélection des apatites et les associations minéralogiques ....................................... 36
4.3 - La caractérisation géochimique des apatites ................................................................ 36
4.3.1 - Les éléments majeurs analysés à la microfluorescence-X .................................... 36
4.3.2 - Les éléments traces analysés au LA-ICP-MS ....................................................... 36
4.4 - Atteinte des objectifs de départ .................................................................................... 37
CHAPITRE 5 : RECOMMANDATIONS ............................................................................... 38
ANNEXES ............................................................................................................................... 39
RÉFÉRENCES ......................................................................................................................... 40
III
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LISTE DES FIGURES
Figure 1.1A - Image crée par le Core Mapper d’une carotte de roche quelconque provenant
d’un forage dans le secteur du Lac à Paul représentant les diverses phases minéralogiques.
Parmi ces phases minéralogiques, il y a quatre (4) types d’apatite «spectrale» ......................... 3
Figure 1.1B - Phases minéralogiques de la figure 1.1 séparées en deux groupes pour alléger
la présentation. À gauche il y a les types d’apatite «spectrales» A (rouge) et D (orange), tandis
qu’à droite il y a les types d’apatite «spectrales» B (mauve) et C (vert) ................................... 3
Figure 2.1 Figure du Saguenay-Lac-Saint-Jean avec emplacement de la propriété du
secteur du Lac à Paul de LRA, avec les deux (2) accès principaux au chemin de fer le plus
proche en trait plein et l’accès par le port de la ville de Saguenay en trait pointillé. ................. 4
Figure 2.2 Carte géologique régionale et localisation de la propriété du Lac à Paul,
Saguenay Lac-St-Jean, Qc, Canada (LRA 2011). Contour de la propriété, localisation des
différentes zones, emplacement des forages antérieurs et actuels. Les échantillons utilisés dans
cette étude proviennent du forage PAU-08-07 sur la Zone Paul. La roche encaissante
contenant la minéralisation d’apatite est la norite à niveaux d’ultramafites. Les unités
lithologiques proviennent de Cimon et Hébert 1998. ................................................................ 7
Figure 3.1 Emplacement des échantillons le long du forage PAU-08-07 vue en coupe. Le
métrage ainsi que les lithologies sont indiqués. On peut voir que la plupart des échantillons
proviennent d’un gabbro anorthositique. Après avoir fait la classification des échantillons,
nous verrons que cette unité lithologique est un faciès nelsonitique contenant deux (2)
troctolites, cinq (5) mélatroctolites, deux (2) dunites et une (1) amphibolite. ......................... 10
Figure 3.2 Carotte de forage cassée en deux ayant servit à faire la lame mince polie
9275-80. Troctolite homogène à texture équigranulaire, de couleur noire verdâtre en cassure
fraîche, magnétique, composée essentiellement de magnétite, d’ilménite, d’apatite et
d’olivine………………………………………………………………………………………11
Figure 3.3 Microscope optique Olympus BX51 de l’Université du Québec à Chicoutimi.
Ce microscope a servi à identifier et à sélectionner les 300 apatites. ...................................... 11
Figure 3.4 – La microfluorescence-X est une méthode non destructrice qui permet
d'analyser les éléments majeurs des grains en utilisant un faisceau de 50 µm. L’appareil utilisé
se nomme Micro-XRF EDAX Eagle III. ................................................................................. 12
Figure 3.5 – Spectrométre de masse à émission de plasma. Cette technique d’analyse
possède des limites de détection très basses et permet le dosage d’un large spectre d’éléments
mineurs et sous la forme de trace. ............................................................................................ 14
Figure 3.6 – Système d’ablation par laser. L’ablation par laser permet d’analyser du
matériel solide en dirigeant la matière vaporisée vers le spectromètre de masse afin d’en
analyser la composition. ........................................................................................................... 14
Figure 3.7 Micrographie de la lame 9275-75 en lumière naturelle d’un grain d’apatite
analysé comme étant associé au spinelle hercynite (vert foncé). Cette image montre un
exemple de la limitation de la technique de classification qui est de prendre un grain d’apatite
partiellement en contact avec un grain d’hercynite. ................................................................. 17
Figure 3.8 – Notes à la main sur une impression de photo couleur des emplacements
approximatifs des groupes d’apatites. Ces notes ont servi à repérer les emplacements des
apatites sélectionnées pour la LA-ICP-MS. ............................................................................. 17
IV
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Figure 3.9 Micrographie de l’échantillon 9275-75 en lumière polarisée d’une vue
d’ensemble des apatites numérotées pour l’ICP-MS Laser. Les grains d’apatites associés aux
hercynites sont numérotés d’un chiffre bleu, ceux associés aux oxydes de Fe-Ti sont
numérotés en rouge et lorsqu’il y a des apatites associées aux silicates (plagioclase, olivine ou
amphibole), elles sont numérotées en vert. .............................................................................. 18
Figure 3.10 - Exemple de sélection et de numérotation de référence des apatites de la lame
mince polie 9275-77 (annexe électronique 5) en lien avec l’annexe électronique 3 contenant
les résultats d’analyses. L’encadré rouge est agrandi à la figure 3.11. .................................... 18
Figure 3.11 - Agrandissement de l’encadré de la figure 3.10 montrant les numéros
correspondant aux analyses des grains et «sous-grains» d’apatites. ........................................ 19
Figure 3.12 - Signal du LA-ICP-MS du grain numéro 3 de la lame 9275-84 associé avec un
oxyde de Fe-Ti (84-O-3) après traitement sur IOLITE. Les cinq (5) boites rectangulaires
correspondent à des données d’analyses formant un plateau acceptable pour être pris en
compte. Il y aura donc cinq (5) résultats pour l’analyse de cette même apatite. L’échelle de
temps est sur l’axe des abscisses, l’analyse de cette apatite a pris environ 105 secondes. ...... 19
Figure 3.13 - Classification des échantillons à l’étude dans le diagramme ternaire
pyroxènes-olivine-plagioclase. Diagramme ternaire des roches intrusives mafiques, basé sur la
composition modale silicatée des roches. D'après Streckeisen et al. (1976). .......................... 24
Figure 3.14 - Classification des échantillons à l’étude dans le diagramme ternaire
pyroxènes-amphibole-olivine. Diagramme ternaire des roches intrusives ultramafiques, basée
sur la composition modale des roches. D'après Streckeisen et al. (1976). ............................... 25
Figure 3.15 - Composition modale des échantillons en termes de silicates, apatite et oxydes
de Fe-Ti. Séparation des échantillons provenant d’un faciès nelsonitiques (≥ 30% apatite) et
des autres échantillons (< 30% apatite) qui sont une amphibolite (9275-93) et une dunite
(9275-75)……………………………………………………………………………………...25
Figure 3.16 - Photo de la lame 9275-80. On y observe des phénocristaux de plagioclase et
d’olivines. Les minéraux intersticiels noirs sont les oxydes. Les figures 3.17 et 3.18 sont des
cartographies des éléments majeurs provenant toutes de cette lame mince analysée à la
microfluorescence-X. ............................................................................................................... 27
Figure 3.17 - Spectre du phosphore obtenu à la microfluorescence-X superposé sur une
photo de lame 9275-80. En bleu, on observe la distribution de la concentration du phosphore
contenu dans les grains d’apatite. En noir, les zones où il n’y a pas de phosphore
correspondent aux silicates et aux oxydes. ............................................................................... 27
Figure 3.18 – Figure comparative des quatre (4) spectres de la lame 9275-80 obtenus par
microfluorescence-X : Le calcium en mauve, le titane et bleu clair, le fer en rouge et la silice
en vert. La cartographie du calcium est très similaire à celle du phosphore, tandis que la silice
permet d’identifier tous les minéraux silicatés et en particulier les grains de plagioclase.
Quant à la distribution du titane, elle correspond partiellement à celle du fer. Les zones les
plus brillantes correspondent à des grains d’ilménites, puis les autres zones moins
brillantes reflètent plutôt les titanomagnétites ou magnétites à exsolutions d’ilménite. La
cartographie du fer semble aussi aller dans le sens où les zones foncées correspondent aux
magnétites et celles pâles à des grains d’ilménites contenant un peu de fer. ...................... 28
V
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Figure 3.19 – Exemple de matrice de graphiques de nuages de points regroupant toutes les
analyses sauf les apatites de l’échantillon 9275-93 qui ne sont pas représentatives des apatites
de cette étude. Les éléments chimiques utilisés dans la matrice les REE sont les suivants : Sr,
Ba, REEnc, U, Th, et les ratios sont les suivants : (La/Sm)nc et (La/Yb)nc. Les graphiques
contenus dans la matrice sont tous binaires et permettent de vérifier les corrélations de tous les
éléments par rapport à tous les éléments. ................................................................................. 31
Figure 3.20 – Graphique LREEnc (La) vs. HREEnc (Yb) montrant l’effet de
l’appauvrissement du Ybnc par rapport au Lanc des apatites de la lame 9275-93. Les apatites
appauvries en Ybnc par rapport au Lanc forment un groupe de quinze (15) analyses
(représentés par les carrés mauves dans la partie gauche du graphique), soient la moitié des
apatites analysées de l’échantillon. Le graphique ((LREE/MREE) vs (LREE/HREE))nc à la
figure 3.21 ci-dessous montre également l’effet de l’appauvrissement des HREEnc des apatites
de l’amphibolite........................................................................................................................ 32
Figure 3.21 – Le graphique (LREE/MREE)nc vs. (LREE/HREE)nc montre que les apatites de
l’échantillon 9275-93 (carrés rouges) ont de plus faibles teneurs en Yb (HREEnc). ............... 32
Figure 3.22 – Les apatites de l’échantillon 9275-77 montre, à des concentrations données en
U, un léger enrichissement en Th par rapport aux résultats d’analyses des apatites des autres
échantillons. Cette s’explique probablement par le fait que c’est le seul échantillon qui est
parcouru par une veinule de pyrrhotite. ................................................................................... 33
Figure 3.23 – Graphique multi-éléments des profils normalisés des REE permettant de voir
les variations géochimiques des apatites de l’échantillon 9275-78 associées aux oxydes de fer
et titane (Ox), aux hercynites (H) et aux silicates (S). ............................................................. 33
LISTE DES TABLEAUX
Tableau 3.1 - Valeur en P2O5 des intersections de 1,5 mètre échantillonnées provenant de
plusieurs sections de carottes du forage numéro 7 de la Zone Paul en 2008 (PAU-08-07). Les
deux (2) lames test (9275-75 et 9275-93) ont des valeurs de 6,3% et 8,9% poids, tandis que
les huit (8) péridotites nelsonitiques ont des valeurs variant de 13,5 à 16,5% poids ............... 10
Tableau 3.2 - Paramètres d’utilisation de la microfluorence-X. Un second calibrage fût
nécessaire, c’est pour cette raison qu’il y a deux (2) groupes de paramètres d’analyses. ........ 12
Tableau 3.3 - Paramètres du LA-ICP-MS et liste des éléments analysés ............................... 13
Tableau 3.4 - Tableau minéralogique des lames minces polies synthétisant les estimations
visuelles des proportions modales des dix (10) échantillons. .................................................. 21
Tableau 3.5 – Traits caractéristiques de chacun des échantillons décrits au microscope
optique. Textures, tailles, altérations, aspects, morphologies, associations minéralogiques et
structures……………………………………………………………………………………...22
Tableau 3.6 - Relations minéralogiques entre les différentes phases minéralogiques. Notes
sur la présence de certains indices concernant l’évolution des différents minéraux. ............... 23
Tableau 3.7 - Critères caractéristiques : Présence de textures coronitiques, de régions de
sous-grains, la granulométrie générale et la distribution minéralogique.................................. 24
VI
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LISTE DES ANNEXES SUR SUPPORT ÉLECTRONIQUE (CD-Rom)
-Brève description à la page 39-
Annexe 1 - Résultats d’analyses des carottes du forage Pau-08-07 pour les éléments P et Ti
Annexe 2 - Cartographie des éléments majeurs à la microfluorescence-X
Annexe 3 - Fichier Excel des résultats d'analyses des apatites à la LA-ICP-MS
Annexe 4 - Travail préalable à la LA-ICP-MS
Annexe 5 - Apatite numérotée correspondant aux résultats d'analyses de la LA-ICP-MS
Annexe 6 - Matrice de corrélation binaire produite avec JMP
VII
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CHAPITRE 1 : INTRODUCTION
Voici un bref aperçu de l’histoire de la compagnie d’exploration minière Les
Ressources d’Arianne Inc. (LRA) qui finance ce Projet de Fin d’Études fait sur leur
propriété du Lac à Paul. LRA œuvre principalement dans le secteur du Lac à Paul
sur un gisement magmatique de P et Ti depuis 2003. L’apatite (Ca5(PO4)3(OH, F,
Cl), minéral phosphaté le plus abondant sur terre, est un des principaux constituants
des roches riches en Fer-Titane-Phosphore formant le dépôt de la compagnie LRA. La
minéralisation en phosphore-titane de la propriété du Lac à Paul est connue depuis la
fin des années 90. En 1997, des forages réalisés par Mines Virginia et SOQUEM au
nord du Lac à Paul ont donné des intersections très intéressantes telles que 7,56 %
poids P2O5 et 9,65 % poids TiO2 sur 117,96 m. En 2008, LRA a renforcé sa position
en acquérant 100% des claims couvrant les intersections de Mines Virginia et
SOQUEM, tout en désignant plus de 200 nouveaux claims dans ce secteur. Depuis
2008, de nombreux travaux d’exploration et de développement ont été effectués sur
la propriété. Les résultats de l’étude de préfaisabilité ont été rendu publics en
novembre 2011 et confirment la viabilité et la rentabilité d’un projet minier pour une
durée de vie estimée à 25 ans.
Au départ, les analyses sur roches totales des carottes de roches de certains
forages de la Zone Paul dans le secteur du Lac à Paul ont soulevé un
questionnement quant aux fortes concentrations en phosphore. Les résultats de
certaines analyses dépassent les 16 % poids de P2O5 sur 1,5 mètre,
comparativement au 12,75 % poids de P2O5, correspondant à la concentration
théorique maximale en phosphore d’une nelsonite. Pour arriver à 12,75 % poids de
P2O5, on estime qu’une nelsonite théorique contient 30 % d’apatite dans la roche,
sachant qu’il y a 42,5 % de P2O5 dans l’apatite, alors on obtient 12.75 % poids de
P2O5 dans la roche. L’annexe électronique 1 montre les résultats d’analyses du
phosphore et du titane des carottes de roches du forage Pau-08-07. Ces analyses ont
été réalisées par ALS Chemex sur des intervalles de 1,5 mètre.
Ce projet vise à développer et à tester de nouveaux outils d’exploration pour
les gisements magmatiques de P-Ti-Fe. Ce qui procurerait un avantage stratégique
pour la compagnie LRA. Puisque la compagnie LRA réalise actuellement des travaux
pour améliorer la connaissance de ces dépôts, les nouvelles données géochimiques
contribueront à améliorer notre compréhension de la formation de ce type de dépôt.
Ces travaux sont fais avec la collaboration de la compagnie Photonic Knowledge (PK)
qui développe un appareil portant le nom de Core Mapper. Cette technologie utilise
l’imagerie spectrale et la compagnie PK tente de développer son utilisation pour
caractériser rapidement les roches lors des campagnes d’exploration. Les travaux
préliminaires menés par PK sur les échantillons de LRA avait permis de mettre en
évidence la présence de quatre (4) types d’apatite «spectrales» (figure 1.1A).
L’actuel projet de fin d’études se propose de vérifier certaines hypothèses qui
découlent des travaux menés par PK.
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Ces hypothèses sont les suivantes : est-ce que les roches enrichies en
phosphore (>12,75 % poids de P2O5) contiennent des apatites différentes des roches
montrant des concentrations en phosphore plus typiques (environ 6-9 % poids de
P2O5) ? Est-ce qu’il existe des critères géochimiques pour confirmer la présence de
quatre (4) types d’apatite «spectrale ». Les figures 1.1A et 1.1B représentent une
image crée par le Core Mapper d’une carotte quelconque provenant d’un forage de
la Zone Paul dans le secteur du Lac à Paul. C’est à partir de la figure 1.1A obtenue
par le Core Mapper que l’hypothèse des divers types d’apatite a vu le jour.
Le travail effectué dans le projet actuel comporte : une étude pétrographique
des faciès nelsonitiques, une sélection des apatites à analyser, l’analyse des éléments
majeurs, l’analyse des éléments traces, le traitement des données des analyses des
éléments traces et les interprétations. Ces tâches ont été faites sur dix lames minces
polies provenant du forage numéro sept (7) de la Zone Paul en 2008 dans le secteur
du Lac à Paul. De ces dix (10) lames, trois cents (300) apatites ont été analysé pour
les éléments traces, soit trente (30) par lame.
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Figure 1.1A -
Image crée par le Core Mapper d’une carotte de roche quelconque
provenant d’un forage dans le secteur du Lac à Paul représentant les
diverses phases minéralogiques. Parmi ces phases minéralogiques, il y a
quatre (4) types d’apatite «spectrale»
Figure 1.1B -
Phases minéralogiques de la figure 1.1A séparées en deux groupes pour
alléger la présentation. À gauche il y a les types d’apatite «spectrales» A
(rouge) et D (orange), tandis qu’à droite il y a les types d’apatite
«spectrales» B (mauve) et C (vert)
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CHAPITRE 2 : PROJET DU LAC À PAUL – ZONE PAUL
2.1 – Localisation
Le projet du Lac à Paul est localisé à 200 km au nord de la ville de Saguenay
et 200 km au nord-est de la ville de Dolbeau-Mistassini, dans la région du SaguenayLac-St-Jean, Québec, Canada (figure 2). La propriété du Lac à Paul est constituée de
451 claims désignés sur la carte géologique. Elle se situe dans le feuillet SNRC
22E15. La propriété couvre une superficie de plus de 25 000 hectares, soit plus de
250 km². Les accès à la propriété sont à 170 km à partir de Saint-Ludger-de-Milot,
160 km à partir de Saint-David-de-Falardeau et plus de 250 km à partir de SaintFulgence. Toutes ces routes sont des chemins forestiers. Le chemin de SaintLudger-de-Milot est le plus recommandé.
Figure 2.1 - Figure du Saguenay-Lac-Saint-Jean avec emplacement de la propriété du secteur du
Lac à Paul de LRA, avec les deux (2) accès principaux au chemin de fer le plus
proche en trait plein et l’accès par le port de la ville de Saguenay en trait pointillé.
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2.2 – Géologie
2.2.1 – Géologie régionale
Les roches du secteur du Lac à Paul appartiennent à la Suite Anorthositique du
Lac-Saint-Jean (SALSJ). La SALSJ est localisée dans la partie centrale de la Province
de Grenville (Turcotte 2001) et sa superficie est de plus de 20 000 km². Elle
regroupe plusieurs lobes coalescents d’âge Protérozoïque constitués d’anorthosites et
de différentes lithologies variant entre les gabbros, les norites, les troctolites, les
anorthosites et, en quantité moindre, les pyroxénites, les dunites et les péridotites
(Cimon et Hébert 1998; Turcotte 2001). Ces roches montrent des signes
d’événements tectoniques, soit du rubanement, de la migmatisation et leur degré de
métamorphisme est généralement élevé. Il se situe fréquemment au faciès
amphibolite supérieur jusqu’au faciès des granulites (Hébert et Beaumier 1999). Le
seul événement structural visible à l’échelle de la géologie locale du secteur du Lac à
Paul est la présence de couloirs de déformation NE-SW. Ces couloirs définissent les
contacts des unités lithologiques (figure 2.2).
Il existe d’autres suites anorthositiques dans la Province de Grenville. On y
retrouve la suite anorthositique de Morin et de Havre Saint-Pierre. Elles ont une
chose en commun, soit la présence de gîtes de fer, titane et phosphore.
2.2.2 – Géologie de la propriété
Les roches présentes sur la propriété du Lac à Paul se composent de plusieurs
lobes différenciés. Les lithologies rencontrées sont de composition mafique
(anorthosites, norites, gabbros) et quelques fois ultramafique (pyroxénites,
péridotites, dunites). La géologie de la propriété ainsi que les 451 claims sont
présentées à la figure 2.2. Elle provient de la cartographie du feuillet SNRC 22E15 du
secteur du Lac à Paul (Cimon et Hébert 1998).
Les trois (3) faciès lithologiques se retrouvant sur la propriété du Lac à Paul sont;
Faciès 1 : Norite à niveaux d’ultramafites
Norite et leuconorite à plagioclase mauve, avec ou sans apatite et avec des niveaux
d’ultramafites;
Faciès 2 : Anorthositique
Anorthosite et leuconorite à plagioclase mauve ou gris avec apatite et;
Faciès 3 : Gabbronorite à texture coronitique
Gabbronorite et leuconorite coronitiques.
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La propriété est couverte à environ 85% par le Faciès 1. Il se caractérise par
la présence de norite et de leuconorite ayant un faible contenu en oxyde de Fe-Ti (2
à 5%), de gabbro à olivine ainsi que des niveaux de roches ultramafiques dont la
plupart montrent un contenu en magnétite-ilménite variant de 8 à 20% et en apatite
de 2 à 20%. Lorsque la concentration en apatite atteint 30%, le terme
«nelsonitique» peut être employé pour qualifier ces roches, et dans certaines
conditions, le terme «nelsonite» (voir section 2.2.3) est indiqué.
Les roches du Faciès 2 couvrent la partie sud-ouest, soit 10% de la propriété.
Les lithologies ont une granulométrie grossière variant de 5 à 20 cm. De plus, elles
montrent un enrichissement en apatite variant de 1 à 15% (Hébert et Beaumier,
2000).
En ce qui concerne les roches du Faciès 3, elles occupent moins de 5 % de la
superficie de la propriété. Elles s’y trouvent principalement dans la partie nord-ouest
et dans la partie sud-ouest. Les roches sont généralement magnétiques et leur
granulométrie varie de moyenne à fine. Une texture coronitique est observée dans ce
faciès lorsque le degré d’altération des roches augmente.
Sur le terrain, les diverses lithologies décrites d’après Hébert et Beaumier
(2000) ont été observées. Dans le détail, la géologie du secteur du Lac à Paul est
plus complexe. On y observe des pegmatites, des granites, des syénites, des
schistes, des ferrogabbros, et des diorites ont également été rencontrées.
6
Projet de Fin d’Étude – Guillaume Lefebvre
Université du Québec à Chicoutimi - Session Automne 2011
Figure 2.2 - Carte géologique régionale et localisation de la propriété du Lac à Paul, Saguenay
Lac-St-Jean, Qc, Canada (LRA 2011). Contour de la propriété, localisation des
différentes zones, emplacement des forages antérieurs et actuels. Les échantillons
utilisés dans cette étude proviennent du forage PAU-08-07 sur la Zone Paul. La
roche encaissante contenant la minéralisation d’apatite est la norite à niveaux
d’ultramafites. Les unités lithologiques proviennent de Cimon et Hébert 1998.
7
Projet de Fin d’Étude – Guillaume Lefebvre
Université du Québec à Chicoutimi - Session Automne 2011
2.2.3 – Nelsonite
Une nelsonite est une roche composée essentiellement d’apatite, d’ilménite et
de magnétite, et donc, peut être très riche en phosphore. Une des particularités
importantes des nelsonites, c’est qu’elles sont des roches à oxyde-apatite, de texture
granulaire, et pratiquement dépourvues de matériel silicaté (Nabil 2003). Dans le cas
de l'intrusion de Sept-Îles, le terme nelsonite est utilisé pour désigner les roches
riches en apatite et en oxydes de Fe-Ti (magnétite et ilménite) avec du matériel
silicate inférieur à 5 %. Alors que le nom gabbro-nelsonite désigne les roches à
oxydes de Fe-Ti et à apatite matriciels et disséminés (10 à 50 %), dont la
composante silicatée est de nature gabbroïque (Nabil 2003). Maintenant, dans le cas
du Lac à Paul, la nomenclature actuelle employée pour les roches riches en apatite et
en oxydes de Fe-Ti (magnétite et ilménite) avec du matériel silicaté composé de 15 à
25% d’olivine est «nelsonite». Ce terme pris au sens stricte devrait être utilisé pour
désigner des roches presqu’exclusivement composés d'apatite et d'oxydes de Fe-Ti.
Par conséquent, les roches de cette étude devraient être appelées péridotites
nelsonitiques. Cette nomenclature rassemble les roches de cette étude appelées
troctolites riches en oxydes de Fe-Ti et en apatite et dunites riches en oxydes de FeTi et en apatite.
Watson (1907) a introduit le terme «nelsonite» pour décrire des dykes
composés d'apatite et d'oxydes de Fe-Ti associés à de l'anorthosite dans les comtés
de Nelson et d'Amherst en Virginie. Généralement, les nelsonites démontrent une
texture homogène, équigranulaire et à grains fins (Philpotts 1967; Kolker 1982) et se
retrouvent sous forme de dykes, d'horizons ou de ségrégations associés à des gîtes
massifs de magnétite et/ou d'ilménite (Dymek et Owens 2001). La formation de ce
type de roche est toujours sujet à discussion et dépend fortement de la saturation du
magma en apatite, qui est un de ces composants majeurs. Afin d'expliquer la
formation des nelsonites de nombreux processus pétrogénétiques ont été proposés :
elles se seraient formées par le métasomatisme, par l’immiscibilité entre deux
liquides magmatiques ou par la cristallisation fractionnée (Tollari 2007). Malgré des
résultats intéressants, aucun des modèles proposés ne s'applique à l'ensemble des
nelsonites (Nabil 2003).
8
Projet de Fin d’Étude – Guillaume Lefebvre
Université du Québec à Chicoutimi - Session Automne 2011
CHAPITRE 3 : PROJET DE RECHERCHE
3.1 – Méthodologie
3.1.1 – Description Microscopique
Dix (10) échantillons ont été choisis à la carothèque de LRA. Ils proviennent
du forage PAU-08-07, la figure 3.1 montre l’emplacement des échantillons et le
modèle stratigraphique du forage. Le critère de sélection le plus important lors de
l’échantillonnage a été de prendre les échantillons dans les intersections les plus
riches en phosphore (annexe électronique 1). Le deuxième critère auquel une grande
importance a été accordée est l’homogénéité. La préparation des 10 lames minces
polies a été aisée puisque les roches ne sont pas orientées. Donc, il a suffit de
couper les blocs des sections de carottes (figure 3.2) prélevées et de les envoyer
pour la confection des lames minces polies.
Les descriptions minéralogiques et les photos ont été faites à l’aide du
microscope optique Olympus BX51 de l’Université du Québec à Chicoutimi (figure
3.3). Une semaine de description minéralogique a été nécessaire à l’élaboration d’un
tableau résumant les principales caractéristiques minéralogiques pour les dix lames
minces polies (tableau 3.4). Dans le forage PAU-08-07, il y a dix-neuf (19)
intersections de 1,5 m analysées qui sont supérieures à 12.75 % P2O5. Le tableau 3.1
met en évidence les huit (8) intersections sélectionnées pour en faire des lames
minces polies. Les deux (2) lames restantes, soit la 9275-75 et la 9275-93, sont des
lames de test qui ont été choisies comme étant représentatives des faciès montrant
des concentrations en P2O5 plus typiques de la minéralisation du gisement de LRA (6
à 9% poids).
9
Projet de Fin d’Étude – Guillaume Lefebvre
Université du Québec à Chicoutimi - Session Automne 2011
Tableau 3.1 -
Valeur en P2O5 des intersections de 1,5 mètre échantillonnées provenant de
plusieurs sections de carottes du forage numéro 7 de la Zone Paul en 2008
(PAU-08-07). Les deux (2) lames test (9275-75 et 9275-93) ont des valeurs
de 6,3% et 8,9% poids, tandis que les huit (8) péridotites nelsonitiques ont
des valeurs variant de 13,5 à 16,5% poids
Analyse
roche totale
(% P2O5)
6,3
14,5
15,5
13,5
15,9
13,7
13,6
15,6
8,9
16,5
Métrage
35
38
40
42
44
49
50,5
52
62
64
Lames
minces
polies
9275-75
9275-77
9275-78
9275-79
9275-80
9275-84
9275-85
9275-86
9275-93
9275-94
Figure 3.1 - Emplacement des échantillons le long du forage PAU-08-07 vue en coupe. Le
métrage ainsi que les lithologies sont indiqués. On peut voir que la plupart des
échantillons proviennent d’un gabbro anorthositique. Après avoir fait la
classification des échantillons, nous verrons que cette unité lithologique est un
faciès nelsonitique contenant deux (2) troctolites, cinq (5) mélatroctolites, deux (2)
dunites et une (1) amphibolite.
10
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Figure 3.2 - Carotte de forage cassée en deux ayant servit à faire la lame mince polie 9275-80.
Troctolite homogène à texture équigranulaire, de couleur noire verdâtre en cassure
fraîche, magnétique, composée essentiellement de magnétite, d’ilménite, d’apatite
et d’olivine.
Figure 3.3 - Microscope optique Olympus BX51 de l’Université du Québec à Chicoutimi. Ce
microscope a servi à identifier et à sélectionner les 300 apatites.
11
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3.1.2 – Analyses des éléments majeurs (XRF)
La microfluorescence-X est une méthode non destructrice qui permet
d'analyser les éléments majeurs des grains en utilisant un faisceau de 50 µm.
L’appareil utilisé (figure 3.4) se nomme Micro-XRF EDAX Eagle III. Les échantillons
requièrent peu de préparation et l’appareil peut procéder à l’analyse de plusieurs
éléments de façon simultanée.
Les dix (10) lames minces polies ont été analysé par microfluorescence-X de
façon à dresser une cartographie des éléments majeurs (P, Ca, Fe, Si et Ti). On
cherchait à voir si les apatites pouvaient montrer des variations de compositions
suffisantes pour être visible à la microfluorescence-X et ainsi identifier différents
types d’apatite géochimique. L’opérateur de la Micro-XRF fût Paul Bédard et les
paramètres utilisés sont présentés dans le tableau 3.2.
Figure 3.4 – La microfluorescence-X est une méthode non destructrice qui permet d'analyser les
éléments majeurs des grains en utilisant un faisceau de 50 µm. L’appareil utilisé se
nomme Micro-XRF EDAX Eagle III.
Tableau 3.2 -
Paramètres d’utilisation de la microfluorence-X. Un second calibrage fût
nécessaire, c’est pour cette raison qu’il y a deux (2) groupes de paramètres
d’analyses.
Détails sur les paramètres de la microfluorescence-X
Voltage
Ampérage
Temps d'exposition
Lames
(kV)
(micro-A)
(micro-secondes)
79, 80, 85 et 86
40
40
17
75, 77, 78, 84, 93 et 94
40
30
35
12
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3.1.3 – Analyses des éléments traces
L’outil utilisé pour analyser les éléments traces des grains d’apatite est le laser
couplé à la spectrométrie de masse à émission de plasma (LA-ICP-MS). Le laser et la
spectrométrie de masse qui ont servi pour ce présent travail sont présentés aux
figures 3.5 et 3.6. La technique de LA-ICP-MS consiste en une ablation de matière à
l’aide d’un laser et le matériel vaporisé est dirigé vers un spectromètre de masse
pour en analyser la composition. La spectrométrie de masse possède des limites de
détection très basses et permet le dosage d’un large spectre d’éléments mineurs et
sous la forme de trace, alors que l’ablation par laser permet d’analyser du matériel
solide. La combinaison de ces deux appareils permet d’analyser les teneurs en
éléments traces dans une grande variété de minéraux (sulfures, oxydes, silicates,
phosphates).
D’abord, trente (30) grains d’apatites par lames ont été sélectionnés sur dix (10)
lames pour un total de 300 analyses géochimiques par LA-ICP-MS. Se sont des
analyses linéaires (raster). La calibration de la machine est a été faite à l’aide des
verres NIST (calibration régulièrement répétée - toutes les 11 à 13 analyses). Les
éléments analysés et les paramètres du LA-ICP-MS sont présentés dans le tableau
3.3.
Tableau 3.3 -
Paramètres du LA-ICP-MS et liste des éléments analysés
13
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Figure 3.5 – Spectrométre de masse à émission de plasma. Cette technique d’analyse possède
des limites de détection très basses et permet le dosage d’un large spectre
d’éléments mineurs et sous la forme de trace.
Figure 3.6 – Système d’ablation par laser. L’ablation par laser permet d’analyser du matériel
solide en dirigeant la matière vaporisée vers le spectromètre de masse afin d’en
analyser la composition.
14
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3.1.3.1 - Méthodologie employée pour sélectionner et analyser les grains
Afin de sélectionner des grains ayant une susceptible variation géochimique,
les apatites doivent être en contacts avec certains minéraux qui forment trois (3)
groupes d’associations minéralogiques. Ces trois (3) groupes d’associations
minéralogiques sont : les oxydes de Fe-Ti, les hercynites et les silicates. Les apatites
dans les oxydes sont souvent complètement enveloppées dans la matrice interstitielle
d’ilménite et de magnétite. Tandis que les apatites en contact avec les hercynites ou
avec les silicates ne le sont réellement qu’à environ 25-75% du pourtour des grains
comme le montre la figure 3.7. Cette image montre une limitation de la technique de
classification, car il faut sélectionner des grains d’apatites ayant le plus de contact
possible avec une des trois (3) associations minéralogiques. De plus, il y a aussi
l’effet de la troisième dimension, donc même complètement enrobée dans les oxydes
de Fe-Ti en deux (2) dimensions, les grains peuvent être en contact avec les deux
(2) autres associations minéralogiques.
Durant la période de sélection des apatites au microscope, les
emplacements des groupes d’apatites ont été noté à la main sur une copie papier
des photos des lames minces comme le montre la figure 3.8. Puis, les photos
prises avec le microscope furent modifiées afin d’y inscrire les numéros des
apatites avec leurs couleurs correspondantes (selon leur association
minéralogique), la figure 3.9 en montre un exemple. Toutes les autres figures
montrant les d’apatites numérotées se retrouvent à l’annexe électronique 4,
l’annexe électronique 5 montre leurs emplacement sur les lames minces polies. Il
sera ensuite facile de retrouver et d’analyser les bons grains à l’ICP-MS Laser.
Une des étapes importantes au cours du traitement des données brutes, on
doit éliminer du signal analytique l’effet dû au matériel «exotique», tel des
fractures remplies ou des inclusions, pour éviter que leur contribution chimique ne
contamine le signal analytique de l’apatite seule. Cela a pour effet de fragmenter
les profils analytiques en «sous-grains» qui seront considérés dans la présente
étude comme des grains individuels de même associations minéralogiques. Ceci
explique pourquoi, à partir de l’analyse de trois cents (300) apatites, la base de
données contient cinq cents soixante-quatorze (572) analyses.
Dans ce projet, en général les apatites ne semblent pas zonées. Il y a de
faibles variations aléatoires. Autant les valeurs en phosphore du cœur que celles des
bordures montrent une baisse ou une hausse, lorsque l’on compare la composition
des trois (3) ou quatre (4) «sous-grains» d’une même apatite, si l’on se fie aux
analyses parfois triple ou quadruple.
La figure 3.10 montre un exemple de sélection et de numérotation de
référence des apatites de la lame mince polie 9275-77. Pour les autres lames, le
même travail a été fait (voir l’annexe électronique 3). La figure 3.11 est un
agrandissement d’une zone de la figure 3.10.
15
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À la suite de l’analyse, un fichier de résultats est crée. Au cours du
traitement à l’aide du Logiciel IOLITE, Dany Savard n’a conservé que les données
qu’il a jugées acceptables. Puis il a fait un fichier Excel contenant les résultats
d’analyses. La figure 3.12 montre le signal des éléments chimiques d’un grain
d’apatite de la lame 9275-84 en contact avec un oxyde. Puisque les grains
d’apatites ont été analysés en mode «raster», c’est-à-dire qu’on effectue une
tranchée linéaire dans le grain, et allant parfois jusqu’à le traverser complètement
de manière à analyser également les bordures et les inclure dans la base de
données. Par contre, l’analyse détaillée visant à comparer les variations cœurbordure en fonction des différentes phases minérales au contact des bordures
avec les grains reste à faire.
16
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Figure 3.7 - Micrographie de la lame 9275-75 en lumière naturelle d’un grain d’apatite analysé
comme étant associé au spinelle hercynite (vert foncé). Cette image montre un
exemple de la limitation de la technique de classification qui est de prendre un grain
d’apatite partiellement en contact avec un grain d’hercynite.
Figure 3.8 – Notes à la main sur une impression de photo couleur des emplacements
approximatifs des groupes d’apatites. Ces notes ont servi
emplacements des apatites sélectionnées pour la LA-ICP-MS.
à
repérer
les
17
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Figure 3.9 - Micrographie de l’échantillon 9275-75 en lumière polarisée d’une vue d’ensemble
des apatites numérotées pour l’ICP-MS Laser. Les grains d’apatites associés aux
hercynites sont numérotés d’un chiffre bleu, ceux associés aux oxydes de Fe-Ti sont
numérotés en rouge et lorsqu’il y a des apatites associées aux silicates (plagioclase,
olivine ou amphibole), elles sont numérotées en vert.
Figure 3.10 -Exemple de sélection et de numérotation de référence des apatites de la lame mince
polie 9275-77 (annexe électronique 5) en lien avec l’annexe électronique 3
contenant les résultats d’analyses. L’encadré rouge est agrandi à la figure 3.11.
18
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Figure 3.11 -Agrandissement de l’encadré de la figure 3.10 montrant les numéros correspondant
aux analyses des grains et «sous-grains» d’apatites.
Figure 3.12 -Signal du LA-ICP-MS du grain numéro 3 de la lame 9275-84 associé avec un oxyde
de Fe-Ti (84-O-3) après traitement sur IOLITE. Les cinq (5) boites rectangulaires
correspondent à des données d’analyses formant un plateau acceptable pour être
pris en compte. Il y aura donc cinq (5) résultats pour l’analyse de cette même
apatite. L’échelle de temps est sur l’axe des abscisses, l’analyse de cette apatite a
pris environ 105 secondes.
19
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3.2 – Résultats
3.2.1 - Description microscopique et classification des roches
Les descriptions minéralogiques des dix (10) lames minces polies sont très
détaillées. Afin de ne pas être redondant ou perdre l’attention du lecteur, la
majeure partie des descriptions a été fait sous la forme de tableaux. On retrouve
une description minéralogique synthétisée des dix (10) lames minces polies au
tableau 3.4 correspondant aux proportions modales en pourcentage basées sur
des estimations visuelles. Ainsi que des descriptions plus détaillées de chacune
des lames sont présentés dans les tableaux 3.5, 3.6 et 3.7. Le tableau 3.5 met en
valeur les particularités de chacun des échantillons décrits au microscope optique.
Soit, les textures, le diamètre moyen et maximal de certains grains, les minéraux
d’altérations, etc., le tableau 3.6 présente les relations minéralogiques entre les
différentes phases minéralogiques.
Le tableau 3.7 décrits les critères caractéristiques comme la présence de
textures coronitiques, de régions de sous-grains, la granulométrie générale et la
distribution minéralogique. Afin permettre de classifier correctement les
échantillons, les proportions modales estimées visuellement ont été projetées
dans les différents diagrammes ternaires suivants :
 Le diagramme ternaire pyroxènes-olivine-plagioclase (figure 3.13) des roches
intrusives mafiques, basé que sur la portion silicatée des roches. D'après
Streckeisen et al. (1976).
 Le diagramme ternaire pyroxènes-amphibole-olivine (figure 3.14) des roches
intrusives ultramafiques, basée sur la composition modale des roches. D'après
Streckeisen et al. (1976).
 Le diagramme ternaire basé sur la composition modale des échantillons en
termes de silicates, apatite et oxydes de Fe-Ti (Figure 3.15). Il y a une ligne
de séparation servant à différencier les échantillons provenant d’un faciès
nelsonitiques (≥ 30% apatite) et des autres échantillons de faciès typiques du
gisement (< 30% apatite) qui sont une amphibolite (9275-93) et une dunite
(9275-75).
D’après les projections dans les différents diagrammes ternaires, les
échantillons étudiés peuvent être nommés de diverses manières. On pourrait
présenter les échantillons comme ceci : il y a deux (2) troctolites nelsonitiques,
cinq (5) mélanotroctolites nelsonitiques, une (1) dunite nelsonitique, une (1)
dunite à oxydes de Fe-Ti et à apatite et une (1) amphibolite à oxydes de Fe-Ti et
à apatite.
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Tableau 3.4 -
Tableau minéralogique des lames minces polies synthétisant les estimations
visuelles des proportions modales des dix (10) échantillons.
MINÉRALOGIE
Silicates
Oxydes
Phosphate
APATITE
22
ilménite
magnétite
hercynite
TOTAL
OXYDES
olivine
opx
cpx
feldspath
amphibole
biotite
rutile
grenat
Altération:
serpentine
Altération:
chlorite
TOTAL
SILICATES
Carbonates
calcite
pyrrhotite
pentlandite
chalcopyrite
TOTAL
SULFURES
Total
Sulfures
9275- 9275- 9275- 9275- 9275- 9275- 9275- 9275- 9275- 927575
77
78
79
80
84
85
86
93
94
38
37
38
37
33
38
22
33
19
6
2
35
12 +
4a
10
2
10
4
3
14
6
2
16
6
Tr
11
7
Tr
11
4
1
15
8
1
9
-
12
3
Tr
27
46
tr
-
28
9
4
6
1
1
1
17
17
8
7
4
tr
1
22
20
5
7
1
2
-
22
8
tr
7
9
4
2
-
18
15
2
8
5
2
-
16
21
13
5
5
tr
-
24
26
tr
2
2
tr
-
9
53
2
5
15
23
tr
11
4
4
3
-
3
1
2
2
2
2
2
2
-
2
-
-
tr
tr
2
6
1
1
4
2
49
2
tr
22
3
12b
tr
39
2
2
tr
37
2
2
tr
34
3
3
tr
38
3
4
tr
47
2
2
tr
34
1
3
tr
64
3
2
tr
49
2
1
tr
tr
tr
tr
tr
tr
tr
tr
tr
tr
tr
2
100
12
100
4
100
2
100
3
100
4
100
2
100
3
100
2
100
1
100
- = Aucune proportion modale
a
= Ilménite en intercroissance avec silicate
b
= Veine + Disséminé
21
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Tableau 3.5 –
Traits caractéristiques de chacun des échantillons décrits au microscope
optique. Textures, tailles, altérations, aspects, morphologies, associations
minéralogiques et structures.
Traits caractéristiques
927575 Olivine et traces de pyroxène (Dmax = 2mm)
12% Pyrrhotite disséminé + veinule principale de 1,8 mm de large en
9275- moyenne.
77 Micro-veinules perpendiculaires de 30 à 40 μm de large à la veinule principale.
Ilménite en intercroissance avec les silicates.
Apatite altéré près des feldspaths.
Olivine (Dmax= 4mm). Traces de pyroxène (Dmax= 2.5mm). Feldspath
9275- (Dmax= 4mm).
78 Foliation perpendiculaire aux mégacristaux de feldspaths avec biotite et sousgrains d'olivine.
Amas d'apatite (Dmoy= 0,5mm) en contact avec mégacristaux.
9275- Olivine Dmax= 5mm.
79 Régions de sous-grains (7% de la section polie) foliées.
927580 Feldspath (Dmax=7mm). Olivine (Dmax= 3,5mm).
927584
927585
927586
927593
Veinule principale (Dmoy= 0,8mm) emplie de biotite et d'amphibole (Dmoy=
0,1 à 0,4mm).
Feldspath Dmax= 2mm).
Beaucoup d'altération : 14% Biotite, 6% Chlorite, 11% Olivine et 4%
Serpentine.
Olivine très déformée (Dmax= 2mm et Dmoy= 0,6mm).
Foliation sub-perpendiculaire à la veinule principale.
Zone 1: Feldspath avec auréole (sous-grains avec biotite et amphibole, mais
peu ou pas d'oxydes).
Apatite (Dmoy= 0,6mm). Olivine (Dmoy= 1,7mm).
Zone 2: Apatite (Dmoy= 1 à 1,2mm) et olivine grossière.
Texture de fluage (Dconduit= 0,7mm) avec Olivine mylonitisé dans ce conduit
de fluage.
Olivine (Dmax= 3,5mm. Apatite fracturé avec serpentine ressemble à Olivine
sans pléochroïsme (toujours éteinte). Veinule de calcite (Dmoy= 20μm).
Amphibole 50%.
Pas de Magnétite.
Grenat (Dmax= 8mm).
Veinule de calcite (Dmoy= 50μm) passant part en part de toute la roche (et
des oxydes).
927594 Feldspath (Dmax=17mm). Olivine (Dmax= 2,5mm).
Dmax = Diamètre maximal
Dmoy = Diamètre moyen
22
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Tableau 3.6 -
Relations minéralogiques entre les différentes phases minéralogiques. Notes
sur la présence de certains indices concernant l’évolution des différents
minéraux.
Minéralogie
APATITE
Ilménite
Magnétite
Hercynite
Olivine
Pyroxène
Relation minéralogique
Inclusion fréquente d'oxydes.
Rarement en inclusion dans Olivine.
Distribution toujours uniforme
Semble être arrivée en premier, puis elle se fait déformer.
Dans les lames 9275-80, on voit des apatites altéré ou déformées et d'autres
bien formées dans la même zone.
Contacts suturés avec la Magnétite.
En intercroissance avec les silicates dans la lame 9275-77.
Exsolution d'ilménite.
Contacts suturés avec l'Ilménite.
Toujours en contact avec les oxydes (Magnétite ou Ilménite ou les 2)
Toujours partiellement serpentinisée.
Souvent deux groupes granulométriques, 1er groupe: Dmoy=0.1 à 0.3mm et 2e
groupe: Dmoy= 0.8 à 1.6mm.
Rarement déformée, souvent cassée ou réduite, mais contient parfois en
inclusion, des grains d'apatite peu déformés.
Biotite
Pas de relation.
Souvent peu présent mais très grossier.
Accompagné de biotite et de sous-grains dans son auréole.
Couronnes réactionnelles toujours associées aux cristaux.
Quelques amas de cristaux dans tous les échantillons sauf le 9275-75.
En abondance dans la lame 9275-93.
Aspect de cristaux fibreux toujours en contact avec apatite et oxydes dans la
lame 9275-84.
Peu à moyennement chloritisée.
Contient souvent de l'Ilménite en inclusion.
Grenat
Il y a des minéraux d’altérations en bordure du phénocristal de la lame 9275-93.
Feldspath
Amphibole
Serpentine
Rutile
Altération de l'olivine.
Souvent présent dans la plupart des grains (sauf oxydes et sulfures) lorsque la
roche possède une foliation (réseau de micro-fractures).
Chlorite
Altération de la chlorite.
Calcite
Associé aux remplissages des fractures (lame 9275-86).
Pyrrhotite
Principal sulfure, veinule de 1,8 mm de large dans la lame 9275-77.
Pentlandite
Associé à la pyrrhotite.
Chalcopyrite
Associé à la pyrrhotite.
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Tableau 3.7 -
Critères caractéristiques : Présence de textures coronitiques, de régions de
sous-grains, la granulométrie générale et la distribution minéralogique.
Lames minces
polies
Textures
coronitiques
9275-75
9275-77
9275-78
9275-79
9275-80
9275-84
9275-85
9275-86
9275-93
9275-94
X
X
X
X
X
X
X
X
X
Texture coronitique =
Sous-grains =
Hj
Hj+
Hq
= Homogène
= Très homogène
= Hétérogène
Sousgrains
(%)
5
13
8
17
1
15
Granulométrie générale
(mm)
Distribution
minéralogique
0,6-0,7
0,6-0,7
Hj+
Hj
Hq
Hq
Hj
Hj
Hq
Hj
Hj
Hq
0,1-0,6
0,3
0,1
1,2
1,6
0,6
0,6-0,7
0,2
0,1
0,8
0,5
0,3
1,0
10
0,1-0,3
1,0
Couronne réactionnelle, associée à de la déformation,
produisant des minéraux d’altérations aux pourtours de
phénocristaux de plagioclases.
Grains ayant une granulométrie réduite par érosion physique
formant des «micro-amas» distribués dans certains secteurs
des lames.
Figure 3.13 -Classification des échantillons à l’étude dans le diagramme ternaire pyroxènes-
olivine-plagioclase. Diagramme ternaire des roches intrusives mafiques, basé sur la
composition modale silicatée des roches. D'après Streckeisen et al. (1976).
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Figure 3.14 -Classification des échantillons à l’étude dans le diagramme ternaire pyroxènesamphibole-olivine. Diagramme ternaire des roches intrusives ultramafiques, basée
sur la composition modale des roches. D'après Streckeisen et al. (1976).
Figure 3.15 -Composition modale des échantillons en termes de silicates, apatite et oxydes de
Fe-Ti. Séparation des échantillons provenant d’un faciès nelsonitiques (≥ 30%
apatite) et des autres échantillons (< 30% apatite) qui sont une amphibolite (927593) et une dunite (9275-75).
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3.2.2 – Discussion de la cartographie des éléments majeurs de
l’échantillon 9275-80 à la microfluorescence-X
La cartographie des éléments majeurs suivants ont été obtenu par
microfluorescence-X : phosphore, silice, calcium, titane et fer. Toutes les
cartographies de chacune des lames minces polies se retrouvent à l’annexe
électronique 2. Cette annexe électronique contient plusieurs cartographies
d’éléments majeurs non discutés dans cette étude. Ces cartographies dressent
donc une carte des minéraux d’après les concentrations relatives en ces éléments.
Elles permettent de vérifier la zonation des éléments, cependant puisque le
phosphore et le calcium sont des éléments majeurs dans les apatites, on s’attend
à très peu de variation. De plus, dans l’apatite il est possible qu’il y ait une
concentration en phosphore supérieure au centre des grains par rapport à la
bordure des grains. En faisant une comparaison de la figure 3.16 avec la figure
3.17, on voit la disposition, la distribution et la granulométrie d’après les
concentrations en phosphore dans les grains d’apatites. De la même façon, on
arrive à caractériser les phases minéralogiques dominantes d’après les
cartographies des autres éléments majeurs. La figure 3.16 permet d’affirmer
qu’avec la cartographie des éléments majeurs, le spectre du phosphore ne montre
aucune variation visible. Cependant, le phosphore et le calcium, à eux seuls, ne
permettent par d’affirmer qu’il n’y a qu’un type d’apatite puisque la
microfluorescence-X ne doit pas être assez sensible pour détecter les très faibles
variations d’un élément majeur d’un échantillon.
Tout d’abord, il y a plusieurs phénocristaux de plagioclases et d’olivines
observables sur la figure 3.16.Pour ce qui est des relations chimiques entre les
éléments et la minéralogie, le phosphore et le calcium ont une cartographie
similaire. La géochimie des apatites est contrôlée par le phosphore, tandis que
celle des plagioclases est fortement contrôlée par le calcium qui cristallise avant
les apatites. L’apatite est la dernière ou une des dernières phases minérales à
cristallisée. La cartographie du calcium permet de visualiser les plagioclases et les
amphiboles. Quant à la distribution du titane (figure 3.18), elle correspond
partiellement à celle du fer. Les zones les plus brillantes correspondent à des
grains d’ilménites, puis les autres zones moins brillantes reflètent plutôt les
titanomagnétites ou magnétites à exsolutions d’ilménite. La cartographie du fer
semble aussi aller dans le sens où les zones foncées correspondent aux
magnétites et celles pâles à des grains d’ilménites contenant un peu de fer. De
plus, le fer est associé aux olivines sur la figure 3.18. Finalement, la silice
correspond aux olivines, amphiboles, et aux plagioclases.
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Figure 3.16 -Photo de la lame 9275-80. On y observe des phénocristaux de plagioclase et
d’olivines. Les minéraux interstitiels noirs sont les oxydes. Les figures 3.17 et 3.18
sont des cartographies des éléments majeurs provenant toutes de cette lame mince
analysée à la microfluorescence-X.
Figure 3.17 -Spectre du phosphore obtenu à la microfluorescence-X superposé sur une photo de
lame 9275-80. En bleu, on observe la distribution de la concentration du phosphore
contenu dans les grains d’apatite. En noir, les zones où il n’y a pas de phosphore
correspondent aux silicates et aux oxydes.
27
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Figure 3.18 –
Figure comparative des quatre (4) spectres de la lame 9275-80 obtenus par
microfluorescence-X : Le calcium en mauve, le titane et bleu clair, le fer en
rouge et la silice en vert. La cartographie du calcium est très similaire à celle
du phosphore, tandis que la silice permet d’identifier tous les minéraux
silicatés et en particulier les grains de plagioclase. Quant à la distribution
du titane, elle correspond partiellement à celle du fer. Les zones les plus
brillantes correspondent à des grains d’ilménites, puis les autres zones
moins brillantes reflètent plutôt les titanomagnétites ou magnétites à
exsolutions d’ilménite. La cartographie du fer semble aussi aller dans le
sens où les zones foncées correspondent aux magnétites et celles pâles à
des grains d’ilménites contenant un peu de fer.
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3.2.3 – Discussion des résultats d’analyses des apatites par ablation
au laser et ICP-MS
Premièrement, pour vérifier s’il existe différents types d’apatite
géochimique, une base de données contenant les 572 analyses de grains et de
«sous-grains» d’apatites obtenues par l’ablation des trois cents (300) apatites
sélectionnée a été construite (annexe électronique 3). Trente (30) données
aberrantes ont été éliminées de la base de données. Les graphiques présentés
contiennent assez de données d’analyses pour être considéré comme représentatif
de la diversité des apatites.
Pour analyser visuellement les relations entre les différents éléments traces
analysés, il a fallu créer des matrices de graphiques à l’aide du logiciel JMP. Ces
matrices permettent d’observer rapidement s’il y a une ou plusieurs corrélations
(ou regroupements) entre les divers éléments chimiques. La figure 3.19 constitue
un exemple d’une telle matrice de graphiques. Les graphiques contenus dans la
matrice sont tous binaires et représentent les éléments chimiques qu’ils recoupent
suivant le prolongement de l’axe vertical et horizontal. La figure 3.19 montre une
portion de la matrice créée comprenant tous les résultats d’analyses des apatites
sauf celles de l’échantillon 9275-93 qui sont jugées non-représentatifs, cette
roche est une amphibolite plutôt qu’une péridotite nelsonitique ou une dunite
dans le cas de l’échantillon 9275-75. Il est à noter que tous les résultats
concernant les REE sont normalisés sur les chondrites (nc).Les éléments
présentés dans la matrice de graphiques binaires sont les suivants : Sr, Ba, REEnc,
U, Th, et les ratios sont les suivants : (La/Sm)nc et (La/Yb)nc. Le fluor n’a pas été
analysé puisque cet élément est très volatil. Il y a dans l’annexe électronique 6,
quatre (4) matrices de corrélation binaire produite avec JMP, soit une première
matrice contenant l’ensemble des analyses, une seconde matrice avec que les
analyses des apatites associées aux oxydes de fer et titane, une troisième matrice
avec uniquement les analyses des apatites associées aux silicates et
quatrièmement une dernière matrice avec les analyses des apatites associées aux
hercynites. De plus, le logiciel JMP produit également une matrice de coefficients
de corrélation correspondant à la matrice de graphique. Toutes les matrices de
corrélation de l’annexe électronique 6 possèdent également une matrice de
coefficients de corrélation. Cet outil de géostatistique quantifie la corrélation de
chaque paire d’éléments formant les graphiques.
Toutes ces matrices ont un point en commun, elles ne montrent qu’un seul
type d’apatite. Visuellement ce type correspond à une seule droite de régression
linéaire ou encore, à un seul amas contenant la grande majorité des analyses. Si,
par contre, les graphiques binaires avaient montré deux (2) corrélations ou deux
(2) amas de points ou plus encore, alors l’hypothèse des différents types d’apatite
aurait été considérée.
29
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Toutefois, il y a deux (2) échantillons où la géochimie des apatites est
légèrement différente. C’est le cas de l’échantillon 9275-93 qui est une
amphibolite à oxydes de Fe-Ti et à apatite. Le graphique (LREE vs HREE)nc (figure
3.20) montre l’effet de l’appauvrissement du Ybnc par rapport au Lanc des apatites de
la lame 9275-93. Les apatites appauvries en Ybnc par rapport au Lanc forment un
groupe de quinze (15) analyses, soit la moitié des apatites analysées de l’échantillon.
Le graphique ((LREE/MREE) vs (LREE/HREE))nc à la figure 3.21 montre également
l’effet de l’appauvrissement des HREEnc des apatites de l’amphibolite.
Le second échantillon ayant des apatites de géochimie légèrement différente
est le 9275-77. Cette mélatroctolite nelsonitique contient des apatites montrant un
léger enrichissement en thorium par rapport aux résultats d’analyses des apatites des
autres échantillons. Cette différence est visible sur le graphique U vs Th (figure
3.22). Cet échantillon est elle aussi légèrement différente des autres échantillons
puisqu’elle contient une veinule de sulfures. Il est possible qu’au cours de la mise en
place de la veinule, la chimie des apatites ait été modifiée légèrement.
Finalement, le graphique multi-éléments des profils normalisés des REE à la
figure 3.23 permet de voir les variations géochimiques des apatites de
l’échantillon 9275-78. Les analyses ont été regroupés par association
minéralogiques, c’est-à-dire qu’il y a trois (3) courbes : une (1) courbe pour les
apatites associées aux oxydes de fer et titane, une (1) deuxième courbe pour les
apatites associées aux hercynites et une (1) dernière courbe pour les apatites
associées aux silicates. On peut voir que les patrons des REE nc des apatites
associées aux oxydes de Fe-Ti et des apatites associées aux hercynites se
superposent. Cependant, il y a un appauvrissement des MREE nc (Moyen Rare
Earth Elements) et des HREE nc (Heavy Rare Earth Elements) des apatites
associées aux silicates par rapport aux apatites associées aux oxydes de Fe -Ti et
des apatites associées aux hercynites. De plus, le graphique permet de comparer
les valeurs en REEnc des trois assemblages minéralogiques à la composition des
apatites provenant des péridotites nelsonitiques de Julie Fredette (2006)
provenant des zones Paul et Manouane dans le secteur du Lac à Paul. Bien que
les analyses de Julie Fredette soient fait avec une autre méthode, c’est-à-dire par
activation neutronique (INAA) sur des concentrées de grains d’apatites triés à la
main, la tendance de ses résultats est la même que ceux de cette étude.
30
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Figure 3.19 –
Exemple de matrice de graphiques de nuages de points regroupant toutes
les analyses sauf les apatites de l’échantillon 9275-93 qui ne sont pas
représentatives des apatites de cette étude. Les éléments chimiques utilisés
dans la matrice les REE sont les suivants : Sr, Ba, REEnc, U, Th, et les ratios
sont les suivants : (La/Sm)nc et (La/Yb)nc. Les graphiques contenus dans la
matrice sont tous binaires et permettent de vérifier les corrélations de tous
les éléments par rapport à tous les éléments.
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(LREE / HREE)nc
1,40
1,20
La (ppm)
1,00
0,80
0,60
Toutes
sauf 93
0,40
93
0,20
-
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
0,12
0,14
0,16
0,18
Yb (ppm)
Figure 3.20 –
Graphique LREEnc (La) vs. HREEnc (Yb) montrant l’effet de l’appauvrissement
du Ybnc par rapport au Lanc des apatites de la lame 9275-93. Les apatites
appauvries en Ybnc par rapport au Lanc forment un groupe de quinze (15)
analyses (représentés par les carrés mauves dans la partie gauche du
graphique), soient la moitié des apatites analysées de l’échantillon. Le
graphique ((LREE/MREE) vs (LREE/HREE))nc à la figure 3.21 ci-dessous
montre également l’effet de l’appauvrissement des HREE nc des apatites de
l’amphibolite.
(LREE/MREE) / (LREE/HREE) nc
La/Sm - LREE/MREE (ppm)
2,4
75
2,2
77
2
78
1,8
79
80
1,6
84
1,4
85
1,2
86
1
94
93
0,8
4
24
44
64
84
104
124
144
164
184
La/Yb - LREE/HREE (ppm)
Figure 3.21 –
Le graphique (LREE/MREE)nc vs. (LREE/HREE)nc montre que les apatites de
l’échantillon 9275-93 (carrés rouges) ont de plus faibles teneurs en Yb
(HREEnc).
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U vs. Th
7,00
75
6,00
77
78
U (ppm)
5,00
79
4,00
80
84
3,00
85
2,00
86
93
1,00
94
-
0,50
1,00
1,50
2,00
2,50
3,00
3,50
Th (ppm)
Figure 3.22 –
Les apatites de l’échantillon 9275-77 montre, à des concentrations données
en U, un léger enrichissement en Th par rapport aux résultats d’analyses des
apatites des autres échantillons. Cette s’explique probablement par le fait
que c’est le seul échantillon qui est parcouru par une veinule de pyrrhotite.
Figure 3.23 –
Graphique multi-éléments des profils normalisés des REE permettant de voir
les variations géochimiques des apatites de l’échantillon 9275-78 associées
aux oxydes de fer et titane (Ox), aux hercynites (H) et aux silicates (S).
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CHAPITRE 4 : CONCLUSIONS
Tout d’abord, ce Projet de Fin d’Études (PFE) avait pour but de vérifier la présence
de différents types d’apatite dans les faciès nelsonitiques montrant les plus fortes
concentrations en phosphore sur roche totale (P2O5 ≥ 12,75 % poids) du gisement
de P-Ti dans le secteur du Lac à Paul de la compagnie Les Ressources d’Arianne Inc
(LRA). Comme le suggèrent les images spectrales (figure 1.1A) réalisées par le Core
Mapper de la compagnie Photonic Knowledge. Pour tester l’hypothèse de divers
types d’apatites, dix (10) lames minces polies ont été réalisées à partir de dix (10)
échantillons provenant du forage PAU-08-07 de la compagnie LRA. Ces échantillons
ont été sélectionnés de la façon suivante : huit (8) échantillons proviennent des
faciès les plus enrichis en P2O5 (des concentrations atteignant 16,5 % poids de la
roche totale), et deux (2) échantillons provenant des faciès montrant des
concentrations typiques en P2O5 (6 à 9 % poids de la roche totale). L’étude a
comporté plusieurs étapes : Descriptions pétrographiques, classification et
nomenclature des échantillons, sélection des apatites et associations minéralogiques,
caractérisation de la géochimie des apatites avec l’analyse des éléments majeurs et
des éléments traces. Chacune de ces étapes sera synthétisée afin d’en souligner les
contributions scientifiques du travail fait. De cette manière, la compréhension du
gisement de P-Ti du secteur du Lac à Paul sera bonifiée.
4.1 - Description microscopique
Les échantillons ont été sélectionnés de la façon suivante : huit (8)
échantillons (9275-77, 9275-78, 9275-79, 9275-80, 9275-84, 9275-85, 9275-86 et
9275-94) proviennent des faciès les plus enrichis en P2O5, et deux (2) échantillons
(9275-75 et 9275-93) proviennent des faciès montrant des concentrations typiques
en P2O5 (6 à 9 % poids de la roche totale). Les faciès nelsonitiques contiennent les
plus fortes concentrations en phosphore sur roche totale où le pourcentage poids en
P2O5 est plus grand ou égal à 12,75 et atteint des valeurs jusqu’à 16,5 pour les
analyses poids sur roche totale sur 1,5 mètre.
4.1.1 - Les tableaux
Les lames minces polies provenant des échantillons ont fait l’objet d’une étude
pétrographique. De nombreuses descriptions microscopiques ont été faites (tableaux
3.5, 3.6 et 3.7), voici les caractéristiques générales :
Similitudes générales :
Les textures coronitiques, les phénocristaux de
plagioclases et d’olivines, la présence d’apatite peu à
moyennement déformé, la granulométrie (diamètre
moyen) des apatites à environ 0,6 mm.
34
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Différences générales :
La distribution hétérogène de la minéralogie et les zones
à sous-grains de plusieurs échantillons. Les deux (2) à
trois (3) différentes classes granulométriques souvent
présentes dans le même échantillon.
Les particularités :
La distribution granulométrique très homogène de la
dunite (9275-75), ainsi que son absence de texture
coronitique. La présence d’une veinule de sulfures dans
l’échantillon 9275-77.
Pour tous les grains d’apatite, leur observation au microscope optique permet
d’affirmer que tous les grains se ressemblent et qu’il n’est pas possible de dissocier
différents types d’apatite.
4.1.2 - Les proportions modales et les classifications
De plus, l’élaboration d’un tableau minéralogique avec les concentrations de chacune
des phases minéralogiques estimées visuellement (tableau 3.4) a permis de classifier
les roches dans le diagramme ternaire des roches intrusives mafiques avec les pôles
pyroxène-olivine-plagioclase (figure 3.13), un diagramme ternaire des roches
intrusives ultramafiques avec les pôles pyroxène-amphibole-olivine (figure 3.14) et
finalement un digramme ternaire spécialement approprié à l’étude ayant les pôles
apatite-oxydes de fer et titane-silicates (figure 3.15). Voici quelques proportions
modales et classifications générales :
Similitudes générales :
Différences générales :
Les particularités :
Les huit (8) péridotites nelsonitiques sont toutes très
riches en apatite par rapport aux oxydes de Fe-Ti (figure
3.15), mais elles sont plus riches en silicates.
Aucune différence générale visible sur les classifications.
La troctolite (9275-80) est particulièrement moins riche
en olivine par rapport aux autres silicates. De plus, cet
échantillon contient une proportion modale plus grande
en plagioclase/olivine par rapport aux autres
échantillons. La figure 3.14 montre que les lames 75 et
86 contiennent beaucoup d’olivine par rapport aux
amphiboles et se nomment dunite au lieu de péridotite à
hornblende. L’amphibolite (9275-93) est de loin la plus
différentes
minéralogiquement
et
obtient
son
classement par son pourcentage élevé en amphibole
(53%).
35
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4.2 - La sélection des apatites et les associations
minéralogiques
D’abord, trente (30) grains d’apatites par lames ont été sélectionnés sur dix (10)
lames pour un total de 300 analyses géochimiques linéaires par LA-ICP-MS. Afin de
sélectionner des grains ayant une susceptible variation géochimique, les apatites
doivent être en contacts avec certains minéraux qui forment trois (3) groupes
d’associations minéralogiques. Ces trois (3) groupes d’associations minéralogiques
sont : les apatites associées aux oxydes de Fe-Ti, les apatites associées aux
hercynites et les apatites associées aux silicates.
4.3 - La caractérisation géochimique des apatites
Ces lames minces polies ont fait l’objet d’une étude géochimique approfondie. Elles
ont été soumises à une cartographie des éléments majeurs à la microfluorescence-X.
Puis, il y a l’étude géochimique des éléments traces.
4.3.1 - Les éléments majeurs analysés à la microfluorescence-X
La cartographie du phosphore superposée à l’image d’une lame mince polie
(figure 3.17) permet d’obtenir la distribution des apatites de cet échantillon. De plus,
il n’y a pas de variation d’intensité de la couleur représentant le signal du phosphore,
donc on peut supposer que la concentration en phosphore dans les apatites ne varie
pas avec cette méthode. Toutefois, la microfluorescence-X ne doit pas être assez
sensible pour détecter les faibles variations d’un élément majeur d’un échantillon.
4.3.2 - Les éléments traces analysés au LA-ICP-MS
Trente (30) éléments traces ont été analysés dans les 300 apatites (à raison de
trente (30) apatites par lames) sélectionnées au cours de l’étude pétrographique. Ces
analyses ont été obtenues suite à l’ablation au laser couplée à la spectrométrie de
masse à émission de plasma (LA-ICP-MS). Ces données sur la géochimie des
éléments traces ont servi à comparer la composition des apatites à l’aide de
graphiques binaires par un logiciel (JMP) permettant de visualiser graphiquement et
simultanément toutes les combinaisons possibles d’éléments chimiques (figure 3.19
et annexe électronique 6). Cela a permis de produire une matrice de graphiques
binaires dans lesquels toutes nos analyses sont projetées.
Ces graphiques montrent clairement qu’il n’y a qu’un seul type d’apatite dans
les roches à fortes concentrations de P2O5 ainsi que dans les roches montrant des
concentrations en P2O5 plus typiques. Par contre, ces travaux ont également permis
de montrer la présence d’apatites de compositions légèrement différentes pour
certaines roches montrant des particularités. En effet, la partie silicatée de
l’amphibolite à oxydes de Fe-Ti et à apatite (9275-93) est dominée par de
36
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l’amphibole et quinze (15) apatites montrent un appauvrissement relatif en Terres
Rares Lourdes par rapport au Terres Rares Légères (figure 3.20). L’autre échantillon
montrant des apatites légèrement différentes est une mélatroctolite nelsonitique
(9275-77) qui contient une veinule de sulfure. Cet échantillon contient des apatites
montrant un léger enrichissement en thorium par rapport aux résultats d’analyses
des apatites des autres échantillons (figure 3.22).
Le graphique multi-éléments des profils normalisés des REE indique que les
apatites associées aux oxydes de Fe-Ti et que les apatites associées les hercynites
ont la même composition géochimique, donc une même étape dans la phase de
cristallisation. Le profil des apatites associées aux silicates suggèrent une
géochimie légèrement différente. En effet, ces apatites ont un appauvrissement
des MREEnc (Moyen Rare Earth Elements) et des HREE nc (Heavy Rare Earth
Elements) par rapport aux apatites associées aux oxydes de Fe-Ti et des apatites
associées aux hercynites (figure 3.23).
De plus, le graphique permet de comparer les valeurs en REE nc des trois
assemblages minéralogiques à la composition des apatites provenant des
péridotites nelsonitiques de Julie Fredette (2006) provenant des zones Paul et
Manouane dans le secteur du Lac à Paul. Bien que les analyses de Julie Fredette
soit fait avec une autre méthode, c’est-à-dire par activation neutronique (INAA)
sur des concentrées de grains d’apatites triés à la main, l’allure générale du profil
est similaire à ceux de cette étude.
4.4 - Atteinte des objectifs de départ
En conclusion, cette étude a permis de constater qu’il n’y a qu’un seul type
d’apatite dans l’échantillon typique (9275-75), dans l’amphibolite (9275-93), ainsi que
dans les péridotites nelsonitiques du gisement de la compagnie LRA. De plus, selon
les résultats d’éléments traces obtenus, les variations géochimiques entre les apatites
des échantillons typiques du gisement et les apatites des roches provenant des faciès
nelsonitiques ne montrent aucune différence majeure.
Cependant, des phénomènes observés localement au sein du gisement
comme l’amphibolitisation (échantillon 9275-93), ou la concentration anormalement
élevée en sulfure (échantillon 9275-77) semblent avoir eu une influence sur les
concentrations de certains éléments chimiques contenus à l’état de trace dans les
apatites de ces échantillons.
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Projet de Fin d’Étude – Guillaume Lefebvre
Université du Québec à Chicoutimi - Session Automne 2011
CHAPITRE 5 : RECOMMANDATIONS
Après avoir mené à terme ce projet, s’il était à recommencer, l’échantillonnage
serait fait différemment. Voici les quelques modifications qu’il serait souhaitable
d’apporter :
1) Il serait beaucoup plus facile et précis de vérifier des grains contenus dans
des sections de carottes de forage préalablement passés au Core Mapper, puis
analysés au LA-ICP-MS. Pour cela il faudrait faire une tranche de quelques
millimètres d’épaisseur au centre d’une carotte de forage, puis de produire une
image spectrale au Core Mapper. Suite à cette imagerie spectrale, des lames minces
polies seraient sélectionnées et faites à partir de la tranche. De cette façon, les
différents types d’apatites vus par le Core Mapper auraient pu être analysés
facilement et très rapidement. Cette méthodologie provient d’un consensus au
bureau de LRA, elle permettrait de vérifier plus efficacement l’hypothèse des divers
types d’apatite plutôt que d’analyser un nombre considérable de grain et de chercher
des anomalies dans une très grande base de données. Par contre, il a été bénéfique
de posséder autant d’analyse d’apatite, elles ont apporté beaucoup de fiabilité aux
résultats obtenus.
2) La quantité trop importante de données n’a pas permis de les exploiter
pleinement. Les données des éléments traces dans les apatites auraient pu
permettre d’émettre des hypothèses ou d’apporter des précisons sur celles déjà
existantes sur la nature du magma parent, d’après les travaux de Julie Fredette
(2006) et de Nadège Tollari (2007).
3) Finalement, je recommanderais de faire d’autres analyses d’éléments traces
d’échantillons provenant de plusieurs autres emplacements sur le gisement de P-Ti
dans le secteur du Lac à Paul dans le but de comparer les résultats obtenus et de
traiter les données de manière à savoir s’il y a divers types d’apatites dans d’autres
lithologies.
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ANNEXES
Les annexes électroniques sont disponibles sur le disque compact situé à la
page de garde au début du rapport.
Tables des matières des Annexes Électroniques
Annexe
Annexe
Annexe
Annexe
Annexe
Annexe
1
2
3
4
5
6
-
Résultats d’analyses des carottes du forage Pau-08-07 pour les éléments P et Ti
Cartographie des éléments majeurs à la microfluorescence-X
Fichier Excel des résultats d'analyses des apatites à la LA-ICP-MS
Travail préalable à la LA-ICP-MS
Apatite numérotée correspondant aux résultats d'analyses de la LA-ICP-MS
Matrice de corrélation binaire produite avec JMP
Il n’y a pas de manuel d’utilisation des Annexes Électroniques. Les images sont
sous les formats «bitmap» et «Jpeg». Le fichier Excel des résultats d'analyses des
apatites à la LA-ICP-MS contient pour chaque élément chimique la concentration (en ppm),
la variabilité de l’analyse terminant par «Int2SE» (en ppm) située dans la colonne suivante et
finalement, l’erreur relative terminant par «LOD» (en ppm) située dans les colonnes de la fin
à l’extrême droite (CO à ED). Les annexes suivent le même format que le Projet de Fin
d’Études.
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Projet de Fin d’Étude – Guillaume Lefebvre
Université du Québec à Chicoutimi - Session Automne 2011
RÉFÉRENCES
Cimon et Hébert 1998. Modèle préliminaire sur l'origine, la mise en place et le
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Lac-Saint-Jean. Ministère des Ressources Naturelles du Québec, PRO-98-06.
Dymek et Owens 2001. Petrogenesis of apatite-rich rocks (nelsonites and oxideapatite gabbronorites) associated with massif anorthosites. Economic
Geology, 96: 797-815.
Fredette 2006. Pétrographie, géochimie et potentiel économique en Fe-Ti-P du
secteur du Lac à Paul, partie nord de le Suite Anorthositique du Lac-Saint-Jean,
Province du Grenville, Québe, Université du Québec à Chicoutimi, Chicoutimi, 294 pp.
Hébert et Beaumier 1999. Géologie de la région de Chûtes-des-Passes (22E/14).
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Québec.
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Implications sur la genèse des roches riches en Fe-Ti-P. Thèse de doctorat, Université
du Québec à Chicoutimi, Chicoutimi, Québec, 236 pages.
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Lac-Saint-Jean durant un chevauchement grenvillien. Mémoire de maîtrise,
Université du Québec à Chicoutimi, 204 pages.
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Commision, J.P. Bell, Lynchburg, Virginie, 618 pages.
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